Second-law efficiency analysis of a coal gasification process

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Abstract

The present paper summarizes a comprehensive Second-Law analysis of the SYNTHANE process of coal gasification(1), based on the available-energy concept as applied to design conditions and data.

The analysis yields an overall process efficiency of 46%. For every 100 MJ of useful energy supplied with coal, 51 MJ are consumed during the various unit operations while effluents carry 3 MJ. Unit 30, Steam and Power Production, consumes nearly 20 MJ; Unit 15, Gasification, used up nearly 16 MJ; Units 12 and 14, Coal Preparation and Feeding, about 5 MJ; Units 16 and 17, Raw Gas Quenching and Shift Conversion, 4 MJ; Unit 32, Oxygen Plant, approximately 2 MJ; other miscellaneous units contribute a combined available-energy destruction of 4 MJ.

The Second-Law analysis unveils the inefficiencies present in the process and their sources, thus pinpointing the opportunities for improvement in the SYNTHANE process.

Abstract

Le présent article résume une analyse entropique poussée du procédé SYNTHANE de gazéification du charbon (1), basée sur le concept de l'énergie disponible appliqué aux conditions et aux données du calcul.

L'analyse permet d'estimer un rendement global de 46% pour le procédé. Pour 100 MJ d'énergie utile fournie en charbon, 51 MJ sont consommés durant les diverses opérations unitaires, tandis que les effluents en transported 3 MJ. La consommation se fait comme suit dans les diverses unités:

  • a)Unité 30 (Production de vapeur d'eau et d'énergie) près de 20 MJ.
  • b)Unité 15 (Gazéification), près de 16 MJ.
  • c)Unites 12 et 14 (Préparation du charbon et Alimentation en charbon), environ 5 MJ.
  • d)Unités 16 et 17 (Trempe du gaz brut et Conversion), 4 MJ.
  • e)Unité 32 (Usine d'oxygène), environ 2 MJ.

Diverses autres unités contribuent ensemble à une diminution 4 MJ de l'énergie disponible.

L'analyse entropique met en lumière les diverses déficiences du precédé et leurs sources, ce qui permet de révéler les différentes possibilités d'amélioration du procédé SYNTHANE.

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